问题 解答题
已知数列{an}为等比数列,其前n项和为Sn,已知a1+a4=-
7
16
,且对于任意的n∈N+有Sn,Sn+2,Sn+1成等差;
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)已知bn=n(n∈N+),记Tn=|
b1
a1
|+|
b2
a2
|+|
b3
a3
|+…+|
bn
an
|
,若(n-1)2≤m(Tn-n-1)对于n≥2恒成立,求实数m的范围.
答案

(Ⅰ)设等比数列{an}的公比为q,

∵对于任意的n∈N+有Sn,Sn+2,Sn+1成等差,

∴2(a1+a1q+a1q2)=a1+a1+a1q

整理得:2a1(1+q+q2)=a1(2+q)

∵a1≠0,∴,2+2q+2q2=2+q.

∴2q2+q=0,又q≠0,∴q=-

1
2

a1+a4=a1(1+q3)=-

7
16

把q=-

1
2
代入后可得a1=-
1
2

所以,an=a1qn-1=(-

1
2
)×(-
1
2
)n-1=(-
1
2
)n

(Ⅱ)∵bn=n,an=(-

1
2
)n,∴|
bn
an
|=|
n
(-
1
2
)n
|=n•2n

Tn=1×21+2×22+3×23+…+n•2n

2Tn=1×22+2×23+3×24+…+(n-1)•2n+n•2n+1

-Tn=2+22+23+…+2n-n•2n+1=

2×(1-2n)
1-2
-n•2n+1

Tn=-(

2-2n+1
1-2
-n•2n+1)=(n-1)•2n+1+2.

若(n-1)2≤m(Tn-n-1)对于n≥2恒成立,

则(n-1)2≤m[(n-1)•2n+1+2-n-1]对于n≥2恒成立,

也就是(n-1)2≤m(n-1)•(2n+1-1)对于n≥2恒成立,

∴m≥

n-1
2n+1-1
对于n≥2恒成立,

f(n)=

n-1
2n+1-1

f(n+1)-f(n)=

n
2n+2-1
-
n-1
2n+1-1
=
(2-n)•2n+1-1
(2n+2-1)(2n+1-1)
<0

∴f(n)为减函数,∴f(n)≤f(2)=

2-1
23-1
=
1
7

∴m

1
7

所以,(n-1)2≤m(Tn-n-1)对于n≥2恒成立的实数m的范围是[

1
7
,+∞).

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